直升机旋翼是直升机的升力面也是操纵面,旋翼气动性能直接影响直升机的飞行特性、稳定性和操纵性等。而旋翼性能的提升与桨叶的外形有紧密的关系,因此研究旋翼及其流场特性的最终目的是改变桨叶外形,提升直升机的性能,增进飞行品质,所以直升机旋翼桨叶气动优化设计是直升机设计的关键技术之一。本文是在基于遗传算法理论基础上,建立了旋翼桨叶悬停和前飞不同状态的气动外形优化设计方法,通过理论计算和试验对比,验证了方法的有效性。本文首先分析了桨叶气动外形设计方法,设计方法包括桨叶外形参数的综合分析法和优化设计方法,提出了优化设计思路,为下文优化设计的展开提供理论框架。接着,对遗传算法原理做了具体研究,分析了遗传算法概念、特点、求解流程、基本要素和约束的处理方式,并对遗传算法性能做了测试,检验了遗传算法在处理复杂问题时的效率。然后,采用改进的动量-叶素理论建立了悬停状态直升机气动性能计算方法,验证了方法的正确性,并对国内直八直升机桨叶进行了改进和优化设计,改进后的直八直升机悬停性能有了明显提升。最后,采用谐波配平方式建立了前飞状态直升机的气动性能计算方法,通过试验值和计算值对比验证了方法的有效性,在优化设计上采用了和悬停一致的设计思路。本文建立了悬停和前飞不同飞行状态的桨叶优化设计方法,旋翼桨叶气动外形优化设计研究在国内还不是很多,通过本文的研究也得到了一些有意义的结果,对以后直升机旋翼桨叶气动外形优化设计有一定的参考意义。